ULTRASONS

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Action énergétique

Les effets d'une synergie résonance-intensité sont souvent spectaculaires et ont reçu de nombreuses applications pratiques.

Pour les liquides, le phénomène central est la cavitation. Elle se produit dans des conditions bien différentes de celles de l'hydraulique (cf. propulsion navale, chap. 1) et pour des dépressions très inférieures à celles qui seraient théoriquement nécessaires pour surmonter la cohésion du liquide : on admet qu'il existe dans le liquide des microdomaines fragiles (« germes de cavitation »), qui ne peuvent être constitués que par des bulles de gaz ou de vapeur accrochées aux aspérités de particules en suspension ou subsistant isolément (et, dans ce cas, créées par exemple par un rayonnement de haute énergie) ; leur stabilité s'expliquerait par la formation d'une cuirasse de charges ioniques. Ces petites bulles sont mises en pulsation par le champ ultrasonore, auquel elles empruntent ainsi de l'énergie. Aux surpressions oscillatoires faibles, les bulles grossissent et montent à la surface (effet de dégazage du liquide) ; pour une intensité plus forte, on a une suspension stable de bulles, et, si celles-ci entrent en résonance, il se produit un bruit. Enfin, à des pressions encore plus fortes, les bulles sont instables, et « s'effondrent » en restituant leur énergie sous forme d'ondes de choc. D'importants effets d'érosion mécanique peuvent alors se manifester. L'écrasement des bulles crée des effets mécaniques et thermiques considérables (surpressions de l'ordre de 103 atmosphères, échauffements de l'ordre de 104 degrés). Maintenue dans des limites convenables, l'érosion permet de nettoyer et de décaper des solides immergés, des suspensions et des émulsions stables peuvent se former (mercure dans l'eau, par exemple), des réactions chimiques sont favorisées, des modifications de liaisons moléculaires produites (polymérisation, dépolymérisation). Il est probable que la charge électrique des bulles joue un rôle important dans plusieurs de ces phénomènes, comme elle régit la sonoluminesce [...]

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Écrit par :

  • : ancien directeur de recherche au C.N.R.S., rédacteur à la revue internationale Acustica
  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Maurice JESSEL, André ZAREMBOWITCH, « ULTRASONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 mai 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ultrasons/